第3节 摩擦力
第1课时 认识摩擦力
1.了解摩擦力的产生及方向;
2.知道影响摩擦力大小的因素;
3.能说出增大或减小摩擦力的方法.
摩擦力的产生及方向
●自主预习
阅读课本第23、24面,完成下列填空:
1.将手掌压在桌面上,并在其上滑动, 有 (选填“有”或“没有”)感到桌面对手掌有阻碍作用。
2.摩擦力发生在两个接触的物体之间,是在两个物体做 相对运动 (或有相对运动的趋势)时,在 接触面 上产生的阻碍物体 相对运动 的力,摩擦力用字母 f 表示。
3.小明在水平地面上拉着一只木箱前进,这时木箱与地面之间的摩擦叫 滑动 摩擦,如果在木箱下面装上四个轮子,小林拉着它前进,这时轮子与地面之间的摩擦叫 滚动 摩擦,后者的摩擦比前者 小 得多。
●小组讨论
1.各小组分工合作,完成下面测量滑动摩擦力的实验。
如图,用弹簧测力计水平拉动木块,使它沿长木板做匀速直线运动。根据二力平衡知识,可知弹簧测力计所显示的对木块的拉力等于木块受到的滑动摩擦力的大小。
2.分析产生滑动摩擦力的物理原理。
相互接触的物体的两个面,放到显微镜下观察,是凹凸不平的。当相互接触的物体发生相对运动时,就会彼此阻碍,产生滑动摩擦力。
3.如图所示,甲、乙两物体叠放在水平面上,在甲受到水平向右的拉力F与乙一起匀速向右运动的过程中,甲和乙是否受到摩擦力的作用?方向如何?
分析:由于甲相对于水平面向右运动,所以甲与水平面间有了摩擦力,水平面对甲的摩擦力的方向是 水平向左 ,阻碍甲向右运动;而乙和甲一起相对于水平面向右匀速运动,所以甲乙之间 没有 相对运动,也没有相对运动的趋势,所以乙 不受 (填“受”或“不受”)甲对它的摩擦力.
●教师点拨
摩擦力对物体的相对运动起阻碍作用,所以摩擦力的方向总是与物体相对运动的方向相反,静摩擦力的方向与物体相对运动趋势方向相反。
●跟踪训练
1.公共汽车沿水平公路做匀速直线运动,站在汽车上的人在水平方向( D )
A.受到向前的摩擦力 B.受到向后的摩擦力
C.受到向前的动力 D.不受力的作用
2. 一个重50N的木箱放在水平桌面上,在10N的水平推力作用下静止不动,此时木箱受到的摩擦力为f1;当推力为22N时,木箱作匀速直线运动,此时木箱受到的摩擦力为f2,则( D )
A、f1=0N???? f2=22N??????????? B、f1=0N??? f2=50N C、f1=50N??? f2=22N??????????? D、f1=10N?? f2=22N
影响摩擦力大小的因素
●自主预习
阅读课本第24面内容,完成下列问题和回顾生活中的经验:
1.二力平衡的条件是 大小相等 、 方向相反 、 作用在同一物体上 、 作用在同一条直线上 。
2.生活经验:当你推箱子时,箱子越重,推起来越 费力 ,这说明影响摩擦力大小的因素可能有: 接触面所受的压力 ;地面越粗糙,推起来越 费力 ,这说明影响摩擦力大小的因素可能有: 接触面的粗糙程度 。
●小组讨论
各小组同学分工合作,完成下图所示的实验:
(1)用弹簧测力计匀速拉动木块,使它沿水平长木板滑动,从而测出木块与长木板之间的滑动摩擦力;
(2)改变放在木块上的砝码,从而改变木块对长木板的压力,测出此种情况下的滑动摩擦力;
(3)换用材料相同但表面粗糙的长木板,保持放在木块上的砝码不变,测出此种情况下的滑动摩擦力。
(4)实验讨论:
①如何改变压力的大小?
②在匀速拉动实验过程中,若要证明摩擦力大小与压力的关系,哪些条件应该是相同的?哪些条件是可以变化的?
③在匀速拉动实验过程中,若要证明摩擦力大小与接触面的粗糙程度的关系,哪些条件应该是相同的?哪些条件是可以变化的?
④如何记录实验数据的表格?(表格如下)
次数
接触面
压力(N)
摩擦力(N)
1
木块和木板
2
木块和木板
3
木块和棉布
4
木块和毛巾
⑤可得到哪些实验结论?
Ⅰ在这个实验中,使用的是控制变量法,在第1、2次实验中变量是 接触面的压力 ,控制的变量是 接触面的粗糙程度 。得到的结论是: 接触面的粗糙程度一定时,压力越大,摩擦力越大 。
Ⅱ在研究接触面的粗糙程度对摩擦力大小的影响时,可采用第 2、3(或3、4) 次的实验结果,得到的结论是: 在接触面压力一定时,接触面粗糙程度越大,摩擦力越大 。
●教师点拨
1、在拉动弹簧测力计时,尽量要做到匀速拉动弹簧测力计。
2、请同学们根据自己选择的课题设计实验及实验数据表格,完成实验后,写出探究报告和其他组的同学交流。
●跟踪训练
1.如图(甲)所示,物体甲重30N,被50N的水平压力F甲压在竖直墙壁上保持静止.如图(乙)所示,物体乙重60N,在40N的水平拉力F乙作用下,沿水平桌面匀速向右运动.则物体甲受到的摩擦力f甲和物体乙受到的摩擦力f乙分别是( B )
A.f甲=30N,f乙=60N B.f甲=30N,f乙=40N C.f甲=50N,f乙=60N D.f甲=50N,f乙=40N
在做“探究滑动摩擦力大小与哪些因素有关”实验时,某同学用弹簧测力计拉着同一木块在水平木板上做匀速直线运动,实验记录如下表.该实验是为了研究滑动摩擦力与下列哪个因素的关系( C )
实验次数
木板表面
木块放置
木块运动的快慢
弹簧测力计的示数/N
1
较光滑
平放
很慢
1.8
2
较光滑
平放
较慢
1.8
3
较光滑
平放
较快
1.8
A.接触面压力大小 B.接触面积大小
C.物体的运动速度 D.接触面粗糙程度
增大或减小摩擦力的方法
●自主预习
阅读课本第25面及26面“科学世界”,完成下列填空:
(1)许多情况下摩擦是 有用 的,人们常常设法 增大 它;
(2)摩擦在很多情况下又是 有害 的,这时就要设法 减小 摩擦。
●小组讨论
1.分辨下列各种摩擦哪些是有用摩擦哪些是有害摩擦。
(1)人跑步时鞋底与地面之间的摩擦;(有用摩擦)
(2)机器工作时,部件之间的摩擦;(有害摩擦)
(3)人写字时,手与笔之间的摩擦;(有用摩擦)
(4)自行车行驶时,后轮与地面之间的摩擦。(有用摩擦)
2.总结增大摩擦和减小摩擦的常用措施。
●教师点拨
摩擦力口诀:
物沿表面滚或滑,表面不平生摩擦;
有益摩擦要增大,表面粗糙再加压;
有害摩擦要减小,润滑、减压、滚代滑.
●跟踪训练
1.如图中的四个实例,目的是为了减小摩擦的是( )
2.在如图所示的水泥路面上,人们做出了一道道凹痕。对于通过的汽车,它可以起到的作用是( C )
A.增大地面对汽车的支持力 B.减小地面对汽车的支持力
C.增大地面对汽车的摩擦力 D.减小地面对汽车的摩擦力
3.汽车超速行驶时造成交通事故的主要原因,快速行驶的汽车紧急刹车时,让车轮停止转动是通过增大压力来增大刹车片与刹车盘之间的摩擦;轮胎在路面留下一道痕迹后汽车停下来,这是利用变滚动为滑动的方法增大汽车轮胎与地面之间的摩擦.
教学至此,敬请使用学案当堂训练部分.
第2课时 与摩擦力相关的实验探究
进一步明确滑动摩擦力的测量原理及影响因素。
与摩擦力相关的实验探究
●自主预习
在探究影响摩擦力大小的因素实验中,要用弹簧测力计 水平匀速 拉动木块,我们从弹簧测力计上读出的是 拉力 的大小,此时木块受到的水平拉力与摩擦力是 平衡力 ,这两个力的大小 相等 ,方向 相反 ,所以弹簧测力计示数大小也等于 摩擦力 的大小,这是一种间接测量法.
●小组讨论
1.摩擦力的大小与接触面的面积是否有关?如何设计实验验证?
实验器材: ;
设计实验: .
2.如何利用摩擦力判断物体表面的粗糙程度?
如图,同一水平桌面上放有形状完全相同的长方体木块和铁块各一个。现想探究木块和铁块的下表面谁更粗糙,请你只利用一个量程满足实验要求的弹簧测力计,设计一个实验来验证你的猜想。写出实验的步骤并分析实验的结果.
实验步骤:
(1)将铁块放在木块上,用弹簧测力计 水平匀速 拉动木块,记下测力计示数F1。
(2)将 木块 放在 铁块 上,用弹簧测力计 水平匀速 拉动铁块,记下测力计示数F2。
实验结果:
若F1>F2,则木块下表面粗糙;若F13.(1)在采用如图所示的实验装置测量木块与长木板之间的摩擦力时,发现很难保持弹簧测力计示数的稳定,很难读数。原因是很难保持木块做匀速直线运动。
为解决上述问题,可对实验装置进行了改进,如下图所示。
使用时,只需拉动长木板,木块就始终处于静止状态,根据二力平衡的条件,弹簧测力计的示数等于摩擦力的大小。该改进装置的好处是不需要匀速拉动长木板,只需要拉动长木板即可。
●教师点拨
1.前节课已得出影响摩擦力大小的因素是接触面的粗糙程度和物体与接触面之间的压力,此环节探究摩擦力的大小是否与接触面积的大小有关,需在压力和接触面粗糙程度一定的条件下进行,再次运用到控制变量法。
2.当拉动物体很难做匀速直线运动时,可对实验装置进行改进,使物体不需做匀速直线运动。
●跟踪训练
1.小明在探究“摩擦力的大小与什么因素有关”的实验时,提出了如下四个猜想。根据你对本实验的探究,发现其中与实验结论不相符合的是( C )
A.摩擦力的大小可能与接触面的粗糙程度有关
B.把滑动变为滚动,摩擦力变小
C.摩擦力的大小可能与物体间接触面积的大小有关
D.摩擦力的大小可能与接触面上压力的大小有关
2. 在研究摩擦力时,小明同学用一块各侧面光滑程度完全相同的木块,在同一水平桌面上进行了三次实验。如图所示,当用弹簧测力计水平拉木块做匀速直线运动时,弹簧测力计三次示数F1、F2、F3的大小关系为( A )
A. F1 = F2>F3 B. F1>F2>F3 C. F2>F1>F3 D. F1<F2 = F3
3.某兴趣小组的同学在探究“滑动摩擦力的大小与什么因素有关系”时,提出了以下几种猜想:
A.与物体接触面积的大小有关
B.与物体受到的压力大小有关
C.与物体运动速度有关
D.与物体间接触面的粗糙程度有关
为了验证以上猜想是否正确,小组利用如图所示装置进行了实验.实验中所用的木块完全相同,操作方法正确,实验过程及实验数据如下表所示.
不同表面
实验次数
木块的放置方式
木块的运动速度
弹簧秤读数/N
木块表面
1
一个平放
v
1.8
2
一个平放
1.5v
1.8
3
一个侧放
v
1.8
4
两个平叠放
v
3.6
木块上
铺毛巾
5
一个平放
1.5v
2.4
6
两个平叠放
v
4.8
(1)由第1、2次实验,可验证猜想 C 是错误的.
(2)由第1、3次实验,可得出的结论是:滑动摩擦力的大小与 物体间接触面积大小无关 。
(3)由第1、4次实验,可得出的结论是: 接触面的粗糙程度一定,压力越大,摩擦力越大 。
(4)除第2、5次实验可以验证猜想D外,还有实验也可验证猜想D,请你写出两组,两组实验分别是 4 和 6 、 1 和 5 (只填实验次数)。
4.在探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关的实验中,某同学提出下列猜想:
Ⅰ、与物体速度的大小有关
Ⅱ、与接触面的粗糙程度(表面状况)有关
Ⅲ、与压力的大小有关
(1)、为了验证上述猜想是否正确,他采用了图甲所示的装置进行实验。实验中应拉着弹簧测力计使木块沿水平方向做 匀速直线运动。
(2)实验时他发现弹簧测力计的示数不稳定,便对实验装置进行改进,如图乙所示,他用双面胶将弹簧测力计固定在长方体木块的上表面,用细线连接弹簧测力计的挂钩和电动机。在木块上放置不同的砝码,当电动机以不同的转速工作时,通过细线水平拉动木块以不同的速度做匀速直线运动。实验记录如下
实验次数
表面状况
压力/N
摩擦力/N
木块的速度/m/s
1
木块----木板
2.0
0.6
0.1
2
同上
4.0
1.2
0.1
3
同上
4.0
1.2
0.2
4
木块----砂纸
2.0
1.0
0.1
①分析3、4两次的实验记录, 不能 (填“能”或“不能”)验证猜想Ⅰ。
②分析 1、4 两次的实验记录,可初步验证猜想Ⅱ
③分析 1、2 两次的实验记录,可初步验证猜想Ⅲ
5.小明看见农民伯伯在用铁锹挖土时,不时地往手上吐口水,询问后得知是为了防止打滑。但为什么许多场合写着“地板湿滑小心慢走”?于是他找来弹簧测力计、滴管、一块油漆过的木块和一杯水进行探究.如图,在水平玻璃桌面上滴不同滴数的水并涂匀,立即让木块在玻璃桌面上做匀速直线运动,测出摩擦力,记录数据如表:
?实验次数
1?
2?
?3
4?
5?
?水滴数/滴
?5
?10
?15
?20
25?
?摩擦力/牛
?1.3
1.5?
?1.8
1.4?
1.2
(1)该实验基于的假设是 摩擦力大小可能与水滴多少有关 。(2)第五次实验中弹簧测力计的读数如图,为 1.2牛.
(3)随着水滴的增加,摩擦力的大小变化趋势更接近以下四幅图中的 B 图.
教学至此,敬请使用学案当堂训练部分.
第十章 浮力
第1节 浮力
01 知识管理
1.浮力
概 念:浸在液体中的物体受到向①________的力,这个力叫做浮力.
施力物体:②________.
说 明:浸在气体中的物体也受到向上的浮力,施力物体是气体.
2.浮力产生的原因
原 因:浸在液体中的物体,其上、下表面受到液体对它的压力①________,这就是浮力产生的原因.
大 小:用F1、F2分别表示物体上、下表面受到的液体压力,则F浮=②________.
3.称重法测浮力
方 法:先在空气中用弹簧测力计测出物体重力G,再把物体浸在液体中读出弹簧测力计的示数F,则物体所受的浮力F浮=________.
4.决定浮力大小的因素
影响因素:物体在液体中所受浮力的大小,跟①______________________和②____________有关.物体浸在液体中的体积越大、液体密度越大,物体所受浮力就③________.
探究方法:影响浮力大小的因素有多个,所以应采用④________法来进行探究.
注 意:浸在液体中的物体所受浮力大小取决于液体的密度和物体浸在液体中的体积,而与物体的密度、物体的体积、物体的形状、浸没在液体中的深度等因素均无关.
02 基础题
1.下列物体没有受到浮力作用的是( )
A.在水中嬉戏的小鸭 B.在蓝天飞翔的老鹰
C.在深海潜游的鲸鱼 D.深入河底的桥墩
2.(2016·漳州)一物体在弹簧测力计下,示数为8 N,当它浸入水中时,示数为3 N,此时物体所受的浮力为( )
A.3 N B.5 N C.8 N D.11 N
3.(2017·云南)潜水员逐渐从水里浮出水面的过程中,他受到的浮力( )
A.逐渐增大 B.逐渐减小
C.始终不变 D.先增大后不变
4.(R教材P52T3变式)(2017·内江)如图所示,是物体浸入水中前后弹簧测力计示数的示意图.由此可知,物体的质量为________kg,物体受到的浮力为________N.
5.(R教材P52T4变式)(2017·益阳)如图所示,将一长方体物体浸没在装有足够深水的容器中恰好处于静止状态,它的上表面受到的压力为1.8 N,下表面受到的压力为3 N,则该物体受到的浮力大小为________N;如将物体再下沉5 cm,则它受到的浮力大小为________N.
6.(2017·邵阳)在做“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验时,同学们先提出了如下的猜想:
猜想A:可能与物体浸没在液体中的深度有关.
猜想B:可能与液体的密度有关.
猜想C:可能与物体浸在液体中的体积有关.
为了验证上述猜想,同学们利用一个物体、弹簧测力计、水、盐水和细线,做了如图所示的实验.
(1)通过实验a和c,可知物体浸没在水中时受到的浮力大小是________N.
(2)通过分析比较所有实验,可以验证猜想________(填“A”“B”或“C”)是错误的,而其他猜想是正确的.
(3)该实验探究主要运用的科学探究方法是____________________.
03 中档题
7.以下说法错误的是( )
A.在海里游泳的人受到海水对他的浮力
B.在空中漂浮的氢气球受到空气对它的浮力
C.将一石块扔到水中,在其下沉过程中不受浮力
D.在水中升起的木块受到浮力
8.图中的实验操作中,可探究“浮力的大小与液体密度是否有关”的操作是( )
A.①②③ B.①②④ C.②③④ D.①③④
9.某地在江面上修建一座大桥,如图中甲是使用吊车向江底投放长方形石料的示意图.在整个投放过程中,石料以恒定速度下降.乙是钢绳的拉力F随时间t变化的图象(从开始投放到石料刚好接触江底前).t=0时刻吊车开始下放石料,忽略水的摩擦阻力.则下列说法错误的是( )
A.石料在t=20 s时开始浸入水中
B.石料的重力是1 400 N
C.石料受到的浮力始终是500 N
D.石料完全浸没后钢绳的拉力为900 N
10.如图所示,在研究浮力大小与哪些因素有关时,某同学将一个空易拉罐开口向上,缓缓压入到盛水的烧杯中,在这个过程中,手用的力越来越大,这说明________________________.
11.如图所示,怀丙把装满土的船驶入河中,把绳索的一端拴在船上,另一端系在铁牛上,然后让人把船上的土移走,结果船在水中越浮越高,铁牛也被慢慢地从淤泥中提起,被船拖向岸边.则船在向上浮起的过程中,所受浮力________;铁牛被拖向岸边的过程中,所受的浮力________.(填“变大”“不变”或“变小”)
12.(2017·岳阳)下图是探究“影响浮力大小的因素”的实验过程及数据.
(1)如图甲,物体重________N.
(2)如图乙,把物体浸没在水中时,弹簧测力计的示数为3.2 N,物体所受浮力大小为________N.
(3)分析甲、乙、丙三图所示实验数据可得:物体所受浮力的大小与____________有关.
(4)若要探究物体所受浮力大小与物体的密度是否有关,应选择图中________(填字母)两个物体,并将它们浸没在同种液体中,测出其所受浮力的大小来进行比较.
04 拓展题
13.如图所示,a、b为制作容器时留下的一些凸起.向容器中注水,使a、b都在容器的水面以下,则下列说法中正确的是( )
A.a受浮力,b不受浮力
B.a不受浮力,b受浮力
C.a、b都受浮力
D.a、b都不受浮力
14.(2017·常德)质量为80 g的木块静止在如图的水面上,下列说法正确的是( )
A.木块所受浮力方向为F1所示
B.木块所受浮力方向为F2所示
C.木块所受浮力大小为8 N
D.木块所受的浮力大于重力
参考答案
第十章 浮力
第1节 浮力
知识管理
1.①上 ②液体 2.①不同 ②F2-F1 3.G-F 4.①物体浸在液体中的体积 ②液体的密度 ③越大 ④控制变量
基础题
1.D 2.B 3.B 4.0.4 1 5.1.2 1.2 6.(1)2 (2)A (3)控制变量法
中档题
7.C 8.D 9.C 10.物体浸入液体中的体积越大,受到的浮力越大 11.变小 不变 12.(1)4.2 (2)1 (3)液体的密度 (4)C、D
拓展题
13.A 14.A